¿Cuáles son los usos prácticos de la ingeniería celular en medicina? Dé ejemplos y sea específico. La tecnología de células animales, a veces llamada tecnología celular, es una parte importante del campo de la biotecnología. Utiliza el cultivo in vitro y la expansión de células animales para producir productos biológicos o como herramienta para descubrir y probar nuevos fármacos. Esta tecnología se utiliza ahora ampliamente en la investigación y producción de productos biofarmacéuticos modernos. Su aplicación ha reducido en gran medida el número de animales de experimentación utilizados para la prevención, el tratamiento y el diagnóstico de enfermedades, y ha proporcionado una poderosa herramienta para la producción de vacunas, bolas de masa celular e incluso tejidos humanos. 1 Historia de la tecnología de células animales El comienzo de la tecnología de células animales: la vacuna En los primeros días de la industria de las vacunas, a menudo se utilizaban animales para producir vacunas. Por ejemplo, se infectaban artificialmente conejos con el virus de la rabia para producir la vacuna contra la rabia y se utilizaban las vacas. producir vacuna contra la viruela, y se utilizaron algunas bacterias para inocular a los animales. Producir vacunas contra este tipo de bacterias. De 1920 a 1950 se desarrollaron diversas vacunas virales o bacterianas, como la vacuna contra la fiebre tifoidea, la vacuna contra la tuberculosis, la vacuna contra el tétanos, la vacuna contra el cólera, la vacuna contra la tos ferina, la vacuna contra la influenza, la vacuna contra la fiebre amarilla, etc. Ya en la década de 1950 era posible producir virus utilizando tecnología de cultivo de células animales. Primero, las células animales se cultivan a gran escala en un reactor. Cuando las células crecen hasta una cierta densidad, se inocula el virus y las células cultivadas se utilizan para replicar el virus, produciendo así una gran cantidad de virus. Este avance fue el verdadero comienzo de la tecnología de células animales o ingeniería celular. Las vacunas virales producidas con tecnología de células animales incluyen virus vivos atenuados o virus inactivados. Durante los últimos 30 años, las vacunas producidas mediante tecnología de células animales han salvado millones de vidas humanas y animales. Durante el período de 1950 a 1985, con el avance de la ingeniería celular y otras tecnologías, se produjeron y utilizaron una variedad de vacunas humanas para prevenir la polio, el sarampión, las paperas, la rubéola, la hepatitis B y el herpes zoster para producir una variedad de vacunas veterinarias. (Tabla 1). Cuadro 1 Vacunas producidas mediante tecnología de cultivo de células animales -. - Vacuna contra la enfermedad S Vacuna contra la hepatitis A Vacuna contra la fiebre amarilla Vacuna contra el adenovirus Vacuna contra la pseudorabia Vacuna contra la encefalitis Vacuna contra el sarampión Vacuna contra la encefalitis japonesa Parvovirus canino Vacuna contra el dengue -. -En los primeros días de la tecnología de células animales, las células primarias generalmente se cultivaban. Por ejemplo, las células utilizadas para producir vacunas contra la polio se extraen de riñones de mono. Después de varios días de cultivo celular, se infectan con virus y se amplifican una gran cantidad de virus para preparar vacunas. Aunque el rápido desarrollo de la tecnología de células animales ha reducido en gran medida el número de animales de experimentación y ha mejorado la eficiencia de la producción, debido a la capacidad de proliferación limitada de las células primarias, la producción sólo puede aumentarse simplemente aumentando el número de animales. El uso de líneas celulares con potencial de proliferación ilimitado permitirá dar un salto adelante en la producción de vacunas. Algunas células de humanos o animales pueden adquirir un potencial de proliferación ilimitado después de ser cultivadas in vitro bajo ciertas condiciones. Su uso para producir vacunas puede reducir en gran medida la cantidad de medicación utilizada en animales de experimentación. Más importante aún, la calidad de las vacunas producidas mediante cultivos in vitro a gran escala de células animales puede garantizarse porque las células utilizadas tienen propiedades uniformes y se someten a estrictas inspecciones de seguridad, lo que supera el problema de la calidad inestable de las vacunas causado por las diferencias entre animales y mejora en gran medida. calidad de la vacuna. Reduce la posibilidad de que patógenos de los animales se transmitan a los usuarios. Una tecnología de cultivo celular similar puede producir enzimas, citoquinas, anticuerpos y otros productos biológicos, siempre que se obtenga una línea celular que pueda secretar la proteína objetivo. Pero antes de la aparición de la tecnología de ingeniería genética, los niveles de proteína expresada por las células eran muy bajos, por lo que los productos proteicos producidos por esta tecnología tenían bajos rendimientos y altos costos. Por lo tanto, la tecnología temprana de células animales solo se usaba para producir vacunas y pequeñas cantidades. interferón y uroquinasa. La aparición y el progreso de nuevas tecnologías han impulsado la aplicación de la tecnología de células animales. Los dos descubrimientos científicos que hicieron época, la tecnología de recombinación genética y la tecnología de hibridoma en la década de 1970, promovieron en gran medida el progreso de la tecnología de células animales y su aplicación en el campo industrial, haciendo que la tecnología de cultivo de células animales a gran escala fuera importante en la producción de vacunas, especialmente Plays. un papel importante en la producción de productos biológicos naturales para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. La Tabla 2 enumera los productos producidos mediante la tecnología de cultivo celular, incluido el t-PA para el infarto de miocardio, el ADN para la fibrosis quística, la EPO para la anemia, los factores de coagulación VIII y IX para la hemofilia y el interferón para el cáncer y enfermedades virales como la hepatitis B y la hormona del crecimiento. para humanos de baja estatura. La tecnología de células animales también se utiliza para producir muchos anticuerpos monoclonales que se utilizan para diagnosticar y tratar enfermedades. Hay miles de anticuerpos monoclonales utilizados para la detección bioquímica. La aplicación de anticuerpos monoclonales en el tratamiento de enfermedades humanas ha sido un campo importante de los productos biofarmacéuticos en los últimos años. Hay decenas de anticuerpos monoclonales en ensayos clínicos.
Desde 1986, la FDA aprobó el primer anticuerpo monoclonal OK-T3, un anticuerpo monoclonal anti-CD3 que puede inhibir el rechazo en el trasplante de órganos, y la FDA ha aprobado nueve anticuerpos monoclonales terapéuticos. Además, mediante la transfección de genes determinantes antigénicos virales en células huésped, se están desarrollando muchas vacunas genéticamente modificadas con mayor seguridad y mayor eficacia. La Tabla 3 muestra los productos en desarrollo. Productos biológicos terapéuticos producidos mediante tecnología de cultivo de células animales. -Embolia pulmonar con activador tisular del plasminógeno (t-PA) y. Enfermedad granulomatosa, enfermedad viral, hepatitis C húmeda, ortoclonal (OK-T3), anticuerpos monoclonales contra el factor IX del cáncer (factor IX), hemofilia B y fibrosis quística desoxirribonucleasa. Anticuerpo monoclonal de rechazo de trasplante ReoProTM (Abciximab) Anticuerpo monoclonal de angioplastia de alto riesgo Rcmicade (infliximab) Enfermedad de Crohn, fístula anticuerpo monoclonal SynagisTM (palivizumab) Anticuerpo monoclonal de infección por RSV Herceptin (trastuzumab) Cáncer de mama ingeniería de tejidos cartílago CarticelTM reparación de cartílago Tejido Eritropoyetina (EPO) y enfermedad renal, cáncer y anemia relacionada con el SIDA, cáncer con interferón beta, esclerosis múltiple, factor VIII, hemofilia A, hormona de crecimiento humano, deficiencia de crecimiento pediátrico, factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF), neutropenia, diagnóstico de anticuerpos de úlceras profundas con Apligraf y Úlceras refractarias en piel obtenida mediante ingeniería tisular glucocefálica. Intentos de utilizar reactivos de imágenes in vivo para diversas enfermedades, por ejemplo, localización de cáncer de colon, cáncer de próstata y cáncer de mama, cada uno. Detección in vitro de diversas enfermedades, como embarazo precoz, hepatitis B, SIDA. , etc. - .-Idoneidad del producto. Anticuerpos monoclonales tales como vacunas multivalentes o monovalentes, incluido el tratamiento y diagnóstico de cáncer, sepsis, artritis reumatoide, enfermedades autoinmunes por anticuerpos monoclonales genéticamente modificados, colitis, inhibidores del rechazo inmunológico de trasplantes de órganos y otros vectores de terapia génica, genes Tratamiento del cáncer, enfermedad de fibrosis quística y otros productos de ingeniería de tejidos portadores, hormonas y factores de crecimiento de órganos o tejidos dependientes de seres humanos cáncer, tratamiento de traumatismos, enfermedades infecciosas, trasplante de médula ósea, trastornos del crecimiento, enfermedad de ovario poliquístico hormona folículo estimulante infertilidad orina Activador de plasminógeno Trombólisis (u-PA) CD4 SIDA inmunoadhesivo Cáncer de receptores solubles, enfermedades infecciosas, inflamación, sepsis, expansión de células madre o células somáticas, terapia con células madre, por ejemplo, tratamiento de la enfermedad de Parkinson, diabetes de terapia celular, enfermedad de Alzheimer, etc. y terapia de células inmunes para el cáncer, la hepatitis B, el SIDA, etc. - Los sistemas huéspedes comunes incluyen bacterias, levaduras, mohos, hongos filamentosos, células vegetales, células de mamíferos y animales y plantas. Los distintos sistemas de expresión tienen sus propias ventajas y desventajas, y lo principal a elegir es tener en cuenta las características del producto. Los sistemas de expresión procarióticos, como las bacterias, se propagan rápidamente y son fáciles de cultivar, pero las proteínas expresadas carecen de modificaciones postranscripcionales, como sitios de restricción de proteínas, enlaces disulfuro, glicosilación especial, fosforilación y amidación, que se utilizan para formar la forma precisa. Estructura tridimensional de proteínas nativas. Sin embargo, las actividades biológicas de muchas proteínas están relacionadas con modificaciones postranscripcionales. Las proteínas expresadas en sistemas procarióticos son generalmente productos intracelulares y necesitan fragmentarse para extraer los productos, lo que dificulta el aislamiento y la purificación de los productos y también es susceptible a. contaminación por toxinas exógenas. Las proteínas expresadas por sistemas de expresión eucariotas tienen modificaciones postranscripcionales y son muy similares en estructura y función a las proteínas naturales secretadas por el cuerpo humano (por lo que la FDA de EE. UU. tiende a utilizar sistemas de expresión eucariotas para producir fármacos proteicos en el siglo XXI). Casi todas las proteínas expresadas por células procarióticas pueden ser producidas por sistemas de expresión eucariotas y viceversa. Además, las proteínas expresadas por el sistema de expresión de células animales se secretan fuera de las células y el proceso de aislamiento y purificación de los productos es muy sencillo. Sin embargo, debido a la complejidad de la tecnología de cultivo celular a gran escala, muchas proteínas recombinantes todavía se producen mediante sistemas de expresión primitivos. Los sistemas de expresión procarióticos se utilizan generalmente para producir proteínas con moléculas pequeñas y estructuras simples que no requieren modificación después de la transcripción, como la insulina. Los sistemas de expresión eucariotas se utilizan principalmente para producir proteínas con moléculas grandes y estructuras complejas. Las modificaciones postranscripcionales tienen un impacto importante en la actividad biológica de proteínas, como el activador tisular del plasminógeno (tPA) y la eritropoyetina (EPO). Algunas proteínas pueden ser producidas por sistemas de expresión procarióticos y eucariotas, como el interferón-α, la hormona del crecimiento humano, etc. Tienen actividad biológica sin modificación postranscripcional. En este caso, el sistema de expresión debe seleccionarse considerando de manera integral el costo económico y la dificultad técnica de la producción.